​數控機床的（de）基本（běn）組成及工作原理你都（dōu）了解嗎

數控機（jī）床（chuáng）是數字控製機床的簡稱，是一種裝有程序控製係統（tǒng）的自動化機床。該控製係統能夠邏輯地處理具有控製編碼或其（qí）他符號指令規定的程序，並將其譯碼，用代碼化的（de）數字表示，通過（guò）信息載體輸入（rù）數控（kòng）裝置。經運算處理由數控裝置發出（chū）各種控製信號，控製機床的動作，按圖（tú）紙要求的形狀和尺寸（cùn），自動地將零件加工出來。鈦數控機床（chuáng）較好地解決了複雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性（xìng）的、高效能的自動化機床，代（dài）表了現（xiàn）代機（jī）床控製技術的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。

數控機床一般由數控係統、包含（hán）伺服電動機和檢測反饋裝（zhuāng）置的伺服係統、主傳動係統（tǒng）、強電控製櫃、機床本體和各類輔助裝簧組（zǔ）成。加上虛線部分即可表示數控加工的基本工作過程（chéng）。對（duì）具體備類不同功能的數控機床，其組成（chéng）部分略有不同。

一、數控（kòng）係統

它是機床實現自動加工的核心。主要有操作係（xì）統（tǒng）、主控製係統、可編程控製器、各類輸出接口等組成。其中操作係統由顯示器（qì）和操縱鍵盤組成，顯示（shì）器有數碼（mǎ）管、CRT、液晶等多種形式（shì）。主控（kòng）製係統與計（jì）算機主（zhǔ）板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分組成（chéng）。數控係統所控製的是（shì）一般對象的位置、角度（dù）、速度等機械（xiè）量，以及溫度、壓力、流量等物理量。

其控製方式又（yòu）可分（fèn）為數（shù）據運算處理控製和時（shí）序邏輯控（kòng）製兩大類，其（qí）中主控製器內的插補運算模塊（kuài）就是根據（jù）所讀入的零件程序，通（tōng）過譯碼、編譯等信息處理後，進行相應的刀軌跡插（chā）樸運算（suàn），並通過與各坐標伺服係統的位置、速度反饋信號比較，從而控製機床（chuáng）各個坐標軸的（de）位移；而時序邏（luó）輯控製通常主要由可編程式控製（zhì）器PLC來（lái）完成，它根（gēn）據機床加工（gōng）過程中的各（gè）個動作要求進行（háng）協調（diào），按各檢測信號進行邏輯判別，從而控製機床各個部件有條不紊地按序（xù）工作。

二（èr）、伺服係統

它是（shì）數控係統與機床本體之間的電（diàn）傳動聯係環節（jiē）。主要由伺服電動機、驅動控製係統及位置檢測反饋裝置（zhì）等組（zǔ）成。伺服電動機是係統的執行元件，驅動控製係（xì）統則是伺服電動機的動力源。數控係（xì）統發生的指令信號與位置檢測反饋信號比較後作為位移（yí）指令，再（zài）經驅動控製係統功串放大後（hòu），驅（qū）動電動機運轉，從而通過機械傳動裝置拖動工作（zuò）台或刀架運動。

伺（sì）服係統是數控機床的重要組成部分，用於實（shí）現數控機床的進給伺服控製和主軸伺服控製。伺服係統的作用是把接（jiē）受（shòu）來自數（shù）控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成機床（chuáng）執行部件（jiàn）的直線（xiàn）位移或角位移運動（dòng）。由於伺服係統是數控機床的最後環節，其（qí）性能將直接影響數控機（jī）床的精度和速度（dù）等技術指標，因（yīn）此，對數控機床（chuáng）的伺服驅動裝置，要求具有良好的快速反應性（xìng）能，準（zhǔn）確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能忠實地執（zhí）行來自數控裝置的（de）指令，提高（gāo）係統的動態跟隨特性和（hé）靜態（tài）跟蹤精度（dù）。

伺服係統包括（kuò）驅（qū）動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主（zhǔ）軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進（jìn）給（gěi）伺服電動機組成。步進電動機（jī）、直流伺服（fú）電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。

測量元件將數控（kòng）機床各坐標軸的實際（jì）位移值檢測出來（lái）並經反饋係統輸入到機床的數控（kòng）裝置中，數控裝置對反饋回來（lái）的實際位移值（zhí）與（yǔ）指令值進行比較（jiào），並向伺服係統輸出達到設定值所需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數控機床（chuáng）進行控製（zhì），必須編製加工程序。零件（jiàn）加工程序（xù）中，包括機床上刀具和工件（jiàn）的相（xiàng）對運動軌跡（jì）、工藝參數（進給量（liàng）主（zhǔ）軸轉速等（děng））和輔助運動等。將零件（jiàn）加工程序用一定的格（gé）式和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機床的核心。現代數控裝（zhuāng）置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一（yī）般（bān）使用多個微處理器，以程序化的軟件形（xíng）式實現數控功能，因此又（yòu）稱軟件數控（kòng）（Software NC）。CNC係統是一種位置控製係統，它是（shì）根據（jù）輸入數據插（chā）補出（chū）理想的運動軌跡，然後輸出（chū）到執（zhí）行部件加工出所需要（yào）的零件。因此，數（shù）控裝置（zhì）主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的係統程序進行合理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數控（kòng）指令輸入給數控裝置，根（gēn）據程序載（zǎi）體（tǐ）的不同，相應有（yǒu）不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸（shū）入、CAD/CAM係（xì）統直接通信方式輸入和連接上（shàng）級計算機的DNC（直接數控）輸（shū）入，現仍（réng）有不少係統還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控製機床運動，也可以將紙帶（dài）內容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控製機床運動。

（2）MDI手動數據輸入方式。操作者（zhě）可利用操作麵板上的鍵盤輸入（rù）加工程（chéng）序（xù）的指令，它適用於比較短的程（chéng）序。

在控製裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加（jiā）工程序，並存入控製裝置的存儲器中，這（zhè）種輸入方法可重複使用程序。一般手工（gōng）編程均采（cǎi）用這種方法。

在具有會話編（biān）程功能的數控裝置上，可按照（zhào）顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的（de）方法，輸入有關的尺寸數字，就可（kě）自（zì）動生（shēng）成加工程序。

（3）采用（yòng）DNC直接數控（kòng）輸入方式。把零（líng）件（jiàn）程序保存（cún）在上級計算機中，CNC係統一邊加工（gōng）一邊接收來自計算機（jī）的後續程序段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件設計的複雜工件並直接生成零件程序的情況。

2、信息（xī）處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算（suàn）機能識別的信息，由信息（xī）處（chù）理（lǐ）部分按照控製程序（xù）的規定，逐步（bù）存儲並進行處理後，通過（guò）輸出單元發（fā）出位置（zhì）和（hé）速度指令給伺服係統和主運動控製部分。CNC係統的輸入數據包（bāo）括：零件的輪（lún）廓信息（起點、終點、直線、圓弧（hú）等）、加工速度及其他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關等（děng）），數據處（chù）理的目的是完成插補運算前的準備工作。數據處理程（chéng）序還包括刀（dāo）具半徑（jìng）補償、速度計算及（jí）輔助功能（néng）的處理等。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服機構（gòu）相聯。輸出裝置根據控製器的命令（lìng）接受運算器的輸出脈衝，並（bìng）把它（tā）送到（dào）各坐標的伺服控製係統，經過功率放大，驅動伺服係統，從而控製機床（chuáng）按規定要求運動（dòng）。

五、主傳動係統

它是機床切削加（jiā）工時傳遞轉矩的主要部件之一。一般分（fèn）為齒輪有級變速和電氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床都要求實現無級調速來滿足各（gè）種（zhǒng）加工工藝的要求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動機以及主軸機械傳動（dòng）機構等組成。

六、強電控製櫃

它主要用來安裝機（jī）床強電控製（zhì）的各種電氣元（yuán）器件，除（chú）了提供數控、伺服等類弱電控製（zhì）係統（tǒng）的輸入電源，以及各種（zhǒng）短路、過載、欠壓等電（diàn）氣保護外，主要在可編程控製器PLC的輸出接口與（yǔ）機床各類輔助裝置的電氣執（zhí）行元器件之間起橋梁聯結作用，即控製機床輔助裝置的各種（zhǒng）交流電動機、液壓係統（tǒng）電磁閥或電磁離合器等，主要起（qǐ）到擴展接點散和擴大觸點容量等作用。

另外，它也（yě）與機床操作台的有（yǒu）關手控按鈕連接。強電控（kòng）製櫃由各種中間繼電器、接觸器（qì）、變壓器（qì）、電源開關、接線端子和各類電氣保護元器件等構（gòu）成。它與一般的普通機床電氣類似，但（dàn）為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動或切換的（de）電動機、接觸器等電磁感應（yīng）器件均必須並接RC阻容吸收（shōu）器，對（duì）各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜（lǎn）連接（jiē）。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動交換（huàn）機構、APC工件自動變換機構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑（huá）裝置、過（guò）載（zǎi）與限位保護（hù）功能等部分。機（jī）床加工功能與興型不同，所（suǒ）包含的部分也不同。輔助裝置（zhì）是保證充分發揮數控機床功能所必需（xū）的配套（tào）裝置，常用（yòng）的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝（zhuāng）置，回轉工作台和數控（kòng）分度頭，防護，照明等各（gè）種輔助裝置。

八、機床（chuáng）本體

它指的是數控機床機械結構實體。它於傳統的普通機床相比較，同（tóng）樣由主傳動機構、進給傳動機構、工作台、床身（shēn）以及立柱等部分組成，但數控機床的整體布局、外觀（guān）造型、傳動（dòng）機構、刀係統及操作機構等（děng）方麵都（dōu）發生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數控技術的要求（qiú）和充分發揮數控機（jī）床的特點。

機床主機是數控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進（jìn）給機（jī）構、刀架及自動換刀裝置等機械（xiè）部件。鈦浩機（jī）械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工（gōng）、數控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的主打產品，它是在數控機床上自動地完成各種切（qiē）削加工的機械部分。與傳統（tǒng）的機床相（xiàng）比（bǐ），數控機床主體具有如下結構特點：

1、采用具（jù）有高（gāo）剛度（dù）、高（gāo）抗震性及（jí）較小（xiǎo）熱變形的機床（chuáng）新結構。通常用提高結構（gòu）係統的靜剛度、增加阻尼、調整結構件質量和固有頻率等方法來提（tí）高機床主機的剛度和抗震性，使機床主（zhǔ）體能適應數控機床連（lián）續自動地進行切削加工的需要（yào）。采取改善機床結構布局、減少發熱、控製溫升及（jí）采用熱位移補償等措施，可減少熱（rè）變形對機床主機的影響。

2、廣（guǎng）泛采（cǎi）用高性能的主（zhǔ）軸（zhóu）伺服驅動和進給伺服驅動裝置（zhì），使（shǐ）數控機床的（de）傳動（dòng）鏈縮短，簡化了機（jī）床機械傳動係統（tǒng）的（de）結構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙（xì）的傳（chuán）動裝置和運動（dòng）部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。